基于RGB-D的环境建模方法与立体显示技术研究
发布时间：2021-03-04 06:27
随着科技的不断发展,虚拟现实（VR,Virtual Reality）技术成为计算机研究领域的一大热点,不仅是科研工作者,在消费领域同样受到了极高的关注。在这个体系下可以创建并感受虚拟的世界,最基本的是视觉的体验,使用者可以沉浸式地感受虚拟世界,此外,理想中的虚拟现实技术可以为使用者提供全方位的感知功能。同时定位与地图创建（SLAM,Simultaneous Localization and Mapping）是近阶段最热门的机器人导航的核心问题,国内外学者都致力于对其关键问题进行研究。基于RGB-D深度视觉传感器的V-SLAM,解决了单目、双目摄像机在建图过程中效率低、精度差的问题,并且随着消费级RGB-D传感器的出现,更多的开发者投入到SLAM研究的行列中。本课题将V-SLAM与虚拟现实技术融合,对部分VSLAM过程中的内容进行改进,最终得到一个准确、鲁棒的环境重建方法。并根据大范围环境重建的结果,建立可沉浸式体验的虚拟现实场景。首先,基于RGB-D相机对SLAM前端进行深入研究和设计。研究深度相机结构及深度信息测量原理,对相机的内部参数进行标定。结合迭代最近点（ICP）与深度图像信息...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究背景和意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 环境三维重建研究现状
1.3.2 虚拟现实研究现状
1.3.3 研究现状总结分析
1.4 主要研究内容
第2章 基于RGB-D相机的SLAM前端问题研究
2.1 引言
2.2 V-SLAM流程及RGB-D相机模型
2.2.1 V-SLAM框架设计
2.2.2 RGB-D相机模型
2.2.3 Kinect的深度信息测量原理
2.3 Kinect相机标定与实验
2.4 相机位姿估计及运动轨迹描述
2.4.1 基于迭代最近点算法的几何信息估计
2.4.2 建立误差函数函数
2.4.3 相机位姿估计实验验证
2.5 本章小结
第3章 TSDF地图的三维重构关键问题研究
3.1 引言
3.2 TSDF地图
3.2.1 TSDF地图概述
3.2.2 相机运动区域扩展
3.3 TSDF地图的局部环境重构
3.4 回环检测与优化
3.4.1 基于词袋模型的回环检测方法
3.4.2 DBoW回环检测与重定位
3.4.3 相机位姿图的构建和优化
3.5 回环检测验证实验
3.6 本章小结
第4章 基于VR眼镜的沉浸式环境感知
4.1 引言
4.2 基于双目立体视差原理设计虚拟现实立体显示
4.3 模型传输与通信
4.3.1 socket网络通信
4.3.2 obj模型解析与加载
4.4 基于VR眼镜的临场感知
4.5 本章小结
第5章 系统算法实验及分析
5.1 引言
5.2 实验硬件及软件平台
5.3 全局轨迹精度实验
5.4 大范围场景重建实验
5.4.1 室内环境三维重构实验
5.4.2 大范围场景模型建立与回环检测
5.5 虚拟现实显示效果实验
5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双目视觉和主动光源的河工模型三维地形测量方法[J]. 孟震,李丹勋,曹列凯,王兴奎. 应用基础与工程科学学报. 2016(05)
[2]基于RGB-D传感器的移动机器人目标跟踪系统设计与实现[J]. 居青,房芳,马旭东. 工业控制计算机. 2016(04)
[3]基于RGB-D传感器的3D室内环境地图实时创建[J]. 朱笑笑,曹其新,杨扬,陈培华. 计算机工程与设计. 2014(01)
[4]基于Kinect系统的场景建模与机器人自主导航[J]. 杨东方,王仕成,刘华平,刘志国,孙富春. 机器人. 2012(05)
博士论文
[1]基于信息融合的移动机器人定位与地图创建技术研究[D]. 曹红玉.北京邮电大学 2010
[2]移动机器人基于多传感器数据融合的定位及地图创建研究[D]. 庄严.大连理工大学 2004
硕士论文
[1]基于HTC VIVE的虚拟现实心理沙盘游戏设计及研究[D]. 龚文飞.哈尔滨工业大学 2016
[2]多视点裸眼3D视频实时采集处理系统的软件优化[D]. 蒋健.东南大学 2016
[3]大场景沉浸式虚拟现实游戏中的室内定位技术研究[D]. 范张群.重庆邮电大学 2016
[4]基于GPU的双目视觉运动目标检测跟踪算法研究[D]. 王婷婷.哈尔滨工业大学 2015
[5]基于Kinect深度信息的实时三维重建和滤波算法研究[D]. 陈晓明.上海交通大学 2013
[6]3D显示技术及其教育应用研究[D]. 赵大泰.陕西师范大学 2011
[7]基于FPGA的实时立体视觉系统研究[D]. 王心焕.浙江大学 2011
本文编号：3062725
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 研究背景和意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 环境三维重建研究现状
1.3.2 虚拟现实研究现状
1.3.3 研究现状总结分析
1.4 主要研究内容
第2章 基于RGB-D相机的SLAM前端问题研究
2.1 引言
2.2 V-SLAM流程及RGB-D相机模型
2.2.1 V-SLAM框架设计
2.2.2 RGB-D相机模型
2.2.3 Kinect的深度信息测量原理
2.3 Kinect相机标定与实验
2.4 相机位姿估计及运动轨迹描述
2.4.1 基于迭代最近点算法的几何信息估计
2.4.2 建立误差函数函数
2.4.3 相机位姿估计实验验证
2.5 本章小结
第3章 TSDF地图的三维重构关键问题研究
3.1 引言
3.2 TSDF地图
3.2.1 TSDF地图概述
3.2.2 相机运动区域扩展
3.3 TSDF地图的局部环境重构
3.4 回环检测与优化
3.4.1 基于词袋模型的回环检测方法
3.4.2 DBoW回环检测与重定位
3.4.3 相机位姿图的构建和优化
3.5 回环检测验证实验
3.6 本章小结
第4章 基于VR眼镜的沉浸式环境感知
4.1 引言
4.2 基于双目立体视差原理设计虚拟现实立体显示
4.3 模型传输与通信
4.3.1 socket网络通信
4.3.2 obj模型解析与加载
4.4 基于VR眼镜的临场感知
4.5 本章小结
第5章 系统算法实验及分析
5.1 引言
5.2 实验硬件及软件平台
5.3 全局轨迹精度实验
5.4 大范围场景重建实验
5.4.1 室内环境三维重构实验
5.4.2 大范围场景模型建立与回环检测
5.5 虚拟现实显示效果实验
5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双目视觉和主动光源的河工模型三维地形测量方法[J]. 孟震,李丹勋,曹列凯,王兴奎. 应用基础与工程科学学报. 2016(05)
[2]基于RGB-D传感器的移动机器人目标跟踪系统设计与实现[J]. 居青,房芳,马旭东. 工业控制计算机. 2016(04)
[3]基于RGB-D传感器的3D室内环境地图实时创建[J]. 朱笑笑,曹其新,杨扬,陈培华. 计算机工程与设计. 2014(01)
[4]基于Kinect系统的场景建模与机器人自主导航[J]. 杨东方,王仕成,刘华平,刘志国,孙富春. 机器人. 2012(05)
博士论文
[1]基于信息融合的移动机器人定位与地图创建技术研究[D]. 曹红玉.北京邮电大学 2010
[2]移动机器人基于多传感器数据融合的定位及地图创建研究[D]. 庄严.大连理工大学 2004
硕士论文
[1]基于HTC VIVE的虚拟现实心理沙盘游戏设计及研究[D]. 龚文飞.哈尔滨工业大学 2016
[2]多视点裸眼3D视频实时采集处理系统的软件优化[D]. 蒋健.东南大学 2016
[3]大场景沉浸式虚拟现实游戏中的室内定位技术研究[D]. 范张群.重庆邮电大学 2016
[4]基于GPU的双目视觉运动目标检测跟踪算法研究[D]. 王婷婷.哈尔滨工业大学 2015
[5]基于Kinect深度信息的实时三维重建和滤波算法研究[D]. 陈晓明.上海交通大学 2013
[6]3D显示技术及其教育应用研究[D]. 赵大泰.陕西师范大学 2011
[7]基于FPGA的实时立体视觉系统研究[D]. 王心焕.浙江大学 2011
本文编号：3062725
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